膜分离技术在浙江省农村饮用水处理中的应用

来源:用户上传      作者:黄霄宇

　　摘要：随着我国农村城镇化的发展，农村饮用水安全问题也日趋突出。本文以浙江省农村饮用水为例，首先简述浙江农饮水目前所存在的问题，分析了传统的水处理技术已无法完全满足现阶段安全供水需求的现状。同时基于国内外众多学者利用膜分离技术在农村饮用水处理上已取得的研究成果，进一步分析了微滤、超滤、纳滤、反渗透技术在处理浙江农饮水问题的适用领域及应用前景。
　　关键词：膜技术;水处理;农村饮用水
　　中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-00-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.044
　　Application of membrane separation technology in rural drinking water treatment in Zhejiang
　　Huang Xiaoyu
　　（Zhejiang Tongji Vocational College of science and technology，Hangzhou Zhejiang 311231，China）
　　Abstract：With the development of rural urbanization in China，the safety of rural drinking water is becoming increasingly prominent. Taking the rural drinking water in Zhejiang Province as an example， this paper first describes the problems existing in the rural drinking water in Zhejiang Province，and analyzes the current situation that the traditional water treatment technology can not fully meet the demand for safe water supply at this stage.At the same time，based on the research results of many domestic and foreign scholars in rural drinking water treatment using membrane separation technology， the application fields and application prospects of microfiltration， ultrafiltration， nanofiltration and reverse osmosis technology in the treatment of agricultural drinking water problems in Zhejiang Province are further analyzed.
　　Key words：Membrane technology;Water treatment;Rural drinking water
　　水是生命之基、生命之源。随着我国城市化水平和工业化水平的不断提升，水体污染逐渐加剧，饮用水安全问题已成为人们关注的热点。饮用水的质与量，直接关乎人们的切身利益。浙江省农村人口众多，农村饮用水的安全是农村居民生活质量的一项基本指标，是脱贫攻坚、乡村振兴的重要条件。
　　1 浙江省农饮水存在的问题
　　（1）水源水易受污染。根据何锡君[1]等对浙江省75个已建农村饮用水工程水质状况进行调查，结果表明浙江省农村饮用水工程中，受农业面源影响，水源水中有机污染物含量较高。米玮洁[2]等对16个浙江饮用水水源地环境状况进行检测，发现农药污染情况较为严重。此外，浙江省部分水源地水体富营养化严重，宁波、杭州、温州、丽水等地水源存在水华暴发的情况。
　　（2）供水量不足。在需解决农村饮用水达标提标的803万人口中，近95%人口存在水量不足的问题，主要集中在溪流直接取水的单村和部分乡镇供水工程，舟山海岛资源性缺水地区，部分已纳入城市管网但管径不足、漏损率较高的供水工程。曾瑞胜[3]在研究浙江省农村饮用水现状时发现，海岛水资源不足，舟山近50年共受28旱灾，平均1.2年即会发生连续30d以上的缺水。
　　（3）水质不达标。一是部分地区水质丰、枯水期差异较大，水质近一半不达标。陈志军等[4]对2015-2016年绍兴市农村枯水期、丰水期生活饮用水开展检测，结果显示枯水期合格率（2015年：45.4%;2016年：61.7%）均高于丰水期（2015年：37.6%;2016年：56.4%）;二是處理工艺落后，水质无法保证。楼晓明[5]等对浙江省农村水厂出厂水水质进行调查时发现，浙江省农村部分水厂处理工艺简陋，消毒不规范，消毒设备使用率低，水质难以达到饮水安全要求，检测的水厂中，水厂消毒率仅为43.89%，消毒水样合格率低于60%。三是水污染严重，卫生意识不强。杭嘉湖平原、萧绍甬平原、温黄平原等主要平原河网普遍污染，水质普遍Ⅲ类以下，以Ⅳ类水为主[3]，但很多水媒介疾病不立即发病，因此水质卫生的问题并没有引起农村居民的足够重视。
　　2 膜分离技术在浙江省农饮水中的应用
　　面对日益复杂的水体环境，浙江省农村饮用水安全风险加剧，常规的农饮水处理工艺无法完全满足居民对安全供水的需求。农村饮用水中常见的水处理技术即混凝-沉淀-过滤-消毒，这种简单的处理方式只适用于以优质水源为原水的情况，而浙江省水源情况复杂，易受生活污水、农业面源、工业废水等因素的影响。近年来，由于膜分离技术具有无污染无相变、适应性强、浓缩分离同时进行等特点，逐渐受到人们的关注，在饮用水处理行业具有广阔的前景。膜分离技术根据膜孔径大小不同，可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透膜。 　　微滤（MF）是最早使用也是最为常用的过滤膜，能够允许水中的大分子有机物和无机盐通过，拦截细菌、悬浮物和微米级或纳米级的颗粒物[6]。微滤膜中的陶瓷膜就是通过吸附、表层过滤和深层过滤将固体悬浮物、胶体、污染物上的细菌病毒等去除。陶瓷膜具有稳定性强、过滤效果稳定、无污染、寿命长等特点，可应用于含颗粒物杂质较多，水质不稳定的农村饮用水处理中。
　　超滤（UF）膜通过孔隙的筛分作用去除水中细菌、病毒和悬浮物等大分子物质，以达到净化、分离、浓缩的效果。采用超滤技术改善后的饮用水处理工艺具有占地面积小、产水量大、成本低、净化效果良好、易于自动化等特点。目前超滤膜已为农村饮用水水质提供了有效的技术保证。海南省三亚市南滨农场水厂和高林县和舍水厂目前应用超滤膜处理农村饮用水，出水水质稳定，过滤后的水质中细菌、浊度等主要指标均优于国家标准[7]。李永红[8]等选取浸没式聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维超滤膜作为过滤材料，几乎完全去除水中浊度（出水浊度低于0.2NTU），混凝-超滤组合工艺可去除水中大部分有机污染物，适用于农村饮水安全工程。
　　纳滤（NF）膜的分离效果主要受膜电荷和孔径大小影响，即通过电荷作用和筛分作用有效减少农村饮用水中的农药残留物、杀虫剂、三卤甲烷、细菌、微生物、重金属等污染物。对于浙江省农村部分地区水源水质存在波动的情况，纳滤膜处理技术能够保证出水水质的稳定，可满足不同水源条件下的供水需求[9]。目前纳滤膜处理饮用水的技术已在国内外普遍使用。法国巴黎Mery-sur-Oise水厂是世界上第一个大型应用纳滤膜技术的水厂，主要用于去除水中的杀虫剂和除草剂，日处理水量为14万m3，纳滤系统出厂水符合欧盟规定。山东长岛南隍城纳滤示范工程制备海岛饮用水，能达到产水量144m3/d，总脱盐率80.6%的处理效果，有效去除不利于人体健康的物质，保留人体所需的无害盐分[10]。
　　反渗透（RO）膜是在外力的作用下，使高浓度溶液克服压力差通过反渗透膜流向低浓度溶液。反渗透膜的膜孔径小于2nm，故可去除水中的无机离子、胶质物质和大分子溶质。对于浙江省水资源较为缺乏或水质较差的地区，反渗透膜技术具有其可行性。我国已有部分农村采用反渗透膜进行饮用水处理，例如山东金乡县的反渗透膜技术工程解决了12万人的饮水安全问题，供水成本为1.5-1.8元，水价为2.5-3.0元[11]。姚志春[12]提出的8套反渗透或纳滤膜苦咸水淡化系统，能使出水水质符合或优于国家标准。此外，反渗透膜在海水淡化方面应用成熟，利用反渗透膜进行海水淡化可有效解决舟山、洞头、玉环等海岛地区供水量不足的问题。
　　3 总结与展望
　　浙江省农村供水工程部分地区水源水易受污染、供水量不足、水质不稳定，无法保证安全供水。膜分离技术作为一门新型技术，在我国目前的农村饮用水处理中，大规模应用成功的案例还比较少，但已有多个研究成果表明，相对于传统水处理技术，膜处理技术在应对处理农村不同类型水污染问题的针对性及处理效率上更高，且具有分离过程简单、稳定高效、能耗低、运行管理和操作灵活、对水源要求较低、绿色环保、易实现自动化等优点，在浙江省农村饮用水处理上具有较大的发展空间。可以预见到，随着我国对于可持续发展战略的不断深化贯彻，膜分离技术将会广泛应用在农村饮用水处理领域。
　　参考文献
　　[1]何锡君，王贝，邱超，等.浙江省农村饮用水水质状况调查与分析[J].中国水利，2019（11）：40-42.
　　[2]米瑋洁，俞建军，陈晖，等.浙江饮用水源地水环境状况及存在问题分析[J].人民长江，2012，43（13）：95-98.
　　[3]曾瑞胜.浙江省农村饮用水现状与对策研究[J].中国农村水利水电，2004（2）：45-46.
　　[4]陈志军，李明.2015年-2016年绍兴市农村饮用水卫生状况调查[J].中国卫生检验杂志，2017，27（23）：3488-3489，3496.
　　[5]楼晓明，陈志健，蔡建民，等.农村水厂出厂水水质现状分析[J].浙江预防医学，2013，25（10）：34-38.
　　[6]许亚夫，邹大江，熊俊.滤膜材料及微滤技术的应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2011，15（16）：2949-2952.
　　[7]李攀岳.超滤膜在农村饮水安全工程中的应用[J].中国水利，2009（5）：60，59.
　　[8]李永红，张伟，张晓健，等.浸没式超滤膜处理农村微污染地表水试验研究[J].中国农村水利水电，2010（6）：50-53.
　　[9]侯立安，刘晓芳.纳滤水处理应用研究现状与发展前景[J].膜科学与技术，2010，30（4）：1-7.
　　[10]刘娇娇，郑森茂.纳滤膜技术在饮用水软化处理中的应用概况[J].盐科学与化工，2018，47（11）：44-46.
　　[11]姚志春.膜法水处理技术在农村饮水安全中的应用研究[J].水利建设与管理，2014，34（5）：61-65.
　　[12]李永强，李永生，张宪.反渗透技术在农村供水中的应用[J].山东水利，2011（4）：42-43.
　　收稿日期：2020-02-05
　　作者简介：黄霄宇（1994-），女，汉族，硕士研究生，助教，研究方向为膜与水处理技术。
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